技术领域
[0001] 本
发明涉及塑料管材技术领域，具体涉及一种快速成型的PVC-U管材及其制备方法。
背景技术
[0002] PVC-U管又称硬PVC，是由聚氯乙烯
树脂为主要原料，加入适量的稳定剂、
润滑剂、填充剂、
增塑剂等经塑料
挤出机挤出成型或
注塑机注塑成型得到。PVC-U管作为建筑用塑料制品，其发展速度很快，尤其是在一些发达国家，其总消耗量已占塑料管材的80％～90％，但PVC-U管的熔体
粘度高、流动性差，树脂的成型
温度与
热分解温度接近，能够进行成型的温度范围很窄，难于成型。
[0003] 中国
专利CN109721881A公开了一种绿色环保低温抗冲型PVC-U电工
套管，包括以下
质量份数的组成成分：PVC树脂90～110份、
钙锌复合稳定剂4～6份、AMB树脂6～10份、PE蜡0.1～1份、
硬脂酸0.1～1份、无机填充物10～30份、加工改性助剂2～4份和
钛白粉2～3份。该专利采用钙锌稳定剂代替传统铅盐稳定体系和添加增韧改性三元共聚物树脂(AMB树脂)。但是该专利制备的PVC-U电工套管的加工成型性不佳。
[0004] 中国专利CN109422954A公开了一种用于快速成型的
碳纤维球改性
复合材料，由以下原料组成：树脂基体100份、
碳纤维球10～50份、增韧剂1～9份、相容剂0.2～1份、耐热剂1～3份、抗
氧剂0.05～0.25份以及润滑剂0.05～0.45份。但是该专利制备的用于快速成型的碳纤维球改性复合材料的抗冲击性能不佳。
发明内容
[0005] 本发明针对上述问题，提供一种快速成型的PVC-U管材及其制备方法。
[0006] 本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种快速成型的PVC-U管材，制备快速成型的PVC-U管材的原料按其重量份包括：聚氯乙烯树脂100份、改性EVA12份～18份、氯化聚乙烯5份～18份、增塑剂6份～12份、钛酸
钾晶须2份～6份、抗氧剂0.1份～0.5份、热稳定剂2.5份～4.0份、硬脂酸钙0.8份～1.6份、硬脂酸1.5份～2.5份；所述抗氧剂选自
亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300中的一种或至少两种；所述热稳定剂为
蓖麻油酸钡、邻
氨基苯
甲酸锌和环氧
大豆油以重量比2:1:1混合。
[0007] 其中，钛酸钾晶须可以补充填充母料的间隙，使聚氯乙烯材料的强度均匀；氯化聚乙烯是高
密度聚乙烯经氯化取代反应制得的高分子材料，具有优异的耐候性，耐化学药品及耐老化性能，与聚氯乙烯的相容性良好，并且分解温度较高，将其添加到聚氯乙烯中，可以提高材料高温成型性，增强成型效果，还能作为PVC塑料优良的抗冲击改性剂，提高PVC-U管材的抗冲击性能。
[0008] 进一步的，抗氧剂选自亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300以重量比1:0.5:1.2混合。
[0009] 进一步的，增塑剂选自间苯二甲酸二辛酯、
己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯中的至少两种。
[0010] 更进一步的，增塑剂为己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:2～4:0.5～1.2。
[0011] 进一步的，改性EVA的制备方法包括：将10份EVA、1.2份～2.5份预处理碳酸钙、0.2份～0.5份乙烯/辛烯共聚物和0.15份～0.35份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA。
[0012] 其中，EVA中混入碳酸钙制成的改性EVA与聚氯乙烯具有良好的相溶性，可以提高聚氯乙烯的加工性能，增强了塑料的塑性、韧性和弹性。
[0013] 更进一步的，预处理碳酸钙的制备方法包括：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入
硅烷
偶联剂KH-550，高速混合5分钟。碳酸钙属于无机材料，EVA属于有机高分子，两者共混物界面表面张
力大，互不相容，将碳酸钙与硅烷偶联剂进行共混处理，可以提高其与有机高分子材料界
面层的相容性，提高材料的冲击强度和拉伸性能。
[0014] 更进一步的，硅烷偶联剂KH-550的添加量为碳酸钙重量的0.7％～1.0％。
[0015] 进一步的，制备快速成型的PVC-U管材的原料按其重量份包括：聚氯乙烯树脂100份、改性EVA15份、氯化聚乙烯11.5份、增塑剂9份、钛酸钾晶须4份、抗氧剂0.3份、热稳定剂3.2份、硬脂酸钙1.2份、硬脂酸2.0份。
[0016] 本发明的另一发明目的在于提供一种快速成型的PVC-U管材的制备方法，包括如下步骤：
[0017] 步骤S10，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料；
[0018] 步骤S20，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散10分钟～25分钟，得到预混物；
[0019] 步骤S30，将步骤S20得到的预混物放到双
螺杆挤出机中进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0020] 进一步的，步骤S30中，
双螺杆挤出机的挤出温度为165℃～195℃。
[0021] 本发明的优点是：
[0022] (1)本发明制备的快速成型的PVC-U管材中聚氯乙烯树脂与改性EVA的界面结合性强，可以提高聚氯乙烯的加工性能，增强了塑料的塑性、韧性和弹性，可以有效提高管材的抗破坏能力，使力学性能得到很大提高；
[0023] (2)本发明制备的快速成型的PVC-U管材中添加有钛酸钾晶须，可以有效填充成型过程中填充母料造成的间隙和孔洞，使管材成型得更加紧实，材料的强度更加均匀，加快了管材的成型速度；
[0024] (3)本发明制备的快速成型的PVC-U管材通过多元协同添加增塑剂和抗氧剂的配方，充分发挥增塑剂间的协同效应，大大提高了PVC管材的塑性；添加特定比例的蓖麻油酸钡、邻氨基
苯甲酸锌和环氧大豆油作为复合热稳定剂，提高材料的热
稳定性，还可以与添加的硬脂酸钙、硬脂酸一起起到润滑作用，提高物料的流动性，减少物料在挤出设备的
停留时间，提高挤出速率；
[0025] (4)本发明制备的快速成型的PVC-U管材具有优异的
热稳定性和抗冲击性，加工过程中与设备的粘结性小，易于快速加工成型，并且制备方法简单，制备工艺易操作，经济效益良好。
[0026] 除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面对本发明作进一步详细的说明。
具体实施方式
[0027] 以下对本发明的
实施例进行详细说明，但是本发明可以由
权利要求限定和
覆盖的多种不同方式实施。
[0028] 本发明一种快速成型的PVC-U管材的实施例1～5和对比例配方如表1所示：
[0029] 表1
[0030]
[0031]
[0032] 实施例1
[0033] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0034] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量0.7％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0035] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、1.2份预处理碳酸钙、0.3份乙烯/辛烯共聚物和0.3份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0036] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、
邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为亚磷酸三异癸酯；增塑剂为间苯二甲酸二辛酯和磷酸二苯异辛酯以重量比1:2混合；
[0037] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散10分钟，得到预混物；
[0038] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中180℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0039] 实施例2
[0040] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0041] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量0.8％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0042] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、1.5份预处理碳酸钙、0.5份乙烯/辛烯共聚物和0.15份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0043] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂选自亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300以重量比1:0.5:1.2混合；增塑剂为己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:2:0.5；
[0044] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散20分钟，得到预混物；
[0045] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中165℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0046] 实施例3
[0047] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0048] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量0.9％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0049] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、2.5份预处理碳酸钙、0.4份乙烯/辛烯共聚物和0.2份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0050] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300以重量比1:0.5:1.2混合，增塑剂为己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:4:1.2；
[0051] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散25分钟，得到预混物；
[0052] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中175℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0053] 实施例4
[0054] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0055] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量1.0％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0056] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、2.0份预处理碳酸钙、0.2份乙烯/辛烯共聚物和0.35份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0057] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010以重量比2:1.2混合；增塑剂为间苯二甲酸二辛酯、己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:0.4:0.5:1.2；
[0058] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散15分钟，得到预混物；
[0059] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中190℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0060] 实施例5
[0061] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0062] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量0.8％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0063] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、2.0份预处理碳酸钙、0.3份乙烯/辛烯共聚物和0.25份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0064] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300以重量比1:0.5:1.2混合，增塑剂为己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:3:0.85；
[0065] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散20分钟，得到预混物；
[0066] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中185℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0067] 对比例1
[0068] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0069] 步骤S10，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为亚磷酸三异癸酯、抗氧剂1010和抗氧剂300以重量比1:0.5:1.2混合，增塑剂为己二酸二辛酯、磷酸二苯异辛酯、环氧硬脂酸辛酯以重量比1:3:0.85；
[0070] 步骤S20，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、碳酸钙、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散20分钟，得到预混物；
[0071] 步骤S30，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中168℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0072] 对比例2
[0073] 一种快速成型的PVC-U管材，通过以下方法制备：
[0074] 步骤S10，制备预处理碳酸钙：将碳酸钙放到95℃的烘箱中干燥2小时，放到高速混合机中，加入碳酸钙重量0.8％的硅烷偶联剂KH-550，高速混合5分钟；
[0075] 步骤S20，制备改性EVA：将10份EVA、2.0份预处理碳酸钙、0.3份乙烯/辛烯共聚物和0.25份润滑分散剂加入到高速混合机中进行高速搅拌，以2℃/min的升温速率升温至85℃，恒温3分钟，得到改性EVA；
[0076] 步骤S30，按上述重量份称取制备快速成型的PVC-U管材的原料，其中热稳定剂为蓖麻油酸钡、邻氨基苯甲酸锌和环氧大豆油以重量比2:1:1混合，抗氧剂为抗氧剂1010，增塑剂为己二酸二辛酯；
[0077] 步骤S40，将上述重量份的聚氯乙烯树脂、改性EVA、氯化聚乙烯、增塑剂、钛酸钾晶须、抗氧剂、热稳定剂、硬脂酸钙和硬脂酸混合，置于高速混合机中分散20分钟，得到预混物；
[0078] 步骤S50，将步骤S40得到的预混物放到双螺杆挤出机中168℃温度下进行挤出成型，得到快速成型的PVC-U管材。
[0079] 实验例
[0080] 为了进一步说明本发明的技术进步性，现采用实验进一步说明。
[0081] 实验方法：对本发明制备的快速成型的PVC-U管材进行性能测试，结果如表2所示。
[0082] 表2.快速成型的PVC-U管材的性能测试结果
[0083]
[0084] 以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
